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1: "Exemplo 6 - Um kmol de vapor dgua aquecido, em regime permanente, at o estado em que a temperatura igual a3000 K e a presso 0,1 MPa. Determine a composio de equilbrio nesse estado, supondo que a mistura composta por H2O, H2, O2 e OH."

2: "Volume de controle: Trocador de calor. 3: Estado final: P e T conhecidas. 4: Modelo: Mistura de gases ideais em equilbrio." 5: 6: "!Anlise e soluo: 7: Temos, neste exemplo, duas reaes independen-tes e que relacionam os quatro componentes da mistura no

estado final. Essas reaes podem ser escritas do seguinte modo: 8: (1) 2 H2O = 2 H2 + O2 9: (2) 2 H2O = 1 H2 + 2 OH 10: Faamos 2a representar o nmero de kmols de gua que se dissociam de acordo com a reao (1) e 2b o

nmero de kmols de gua que se dissociam de acordo com a reao (2). 11: Note que a dissocia-o provocada pelo aquecimento da gua. Como a composio inicial de 1 kmol de

gua, as varia-es de acordo com as duas reaes so: 12: (1) 2 H2O = 2 H2 + O2 Variao: -2a +2a +a 13: (2) 2 H2O =1 H2 + 2 OH Variao: -2b + b + 2b 14: Portanto, o nmero de kmols de cada componente no estado de equilbrio seu nmero inicial mais a variao." 15: T= 3000 [K] 16: P=100 17: P_0=100 18: "Balano das espcies qumicas: 1 H2O = a H2O + b H2 + c O2 + d OH" 19: "H" 1*2 = 2*a + 2*b + 0*c + 1*d 20: "O" 1*1 = 1*a + 0*b + 2*C + 1*d 21: n_total = a + b + c+ d 22: y_H2O = a/n_total 23: y_H2 = b/n_total 24: y_O2 = c/n_total 25: y_OH = d/n_total 26: 27: "Reao de dissociao:" 28: "Reao 1: 2 H2O = 2 H2 + 1 O2" 29: DELTAG_R1 = DELTAH|0_R1-T*DELTAS|0_R1 30: DELTAH|0_R1=2*(h_H2)+1*(h_O2)-2*(h_H2O) 31: DELTAS|0_R1=2*(s_H2)+1*(s_O2)-2*(s_H2O) 32: 33: K_R1= exp(-DELTAG_R1 /(R#*T)) 34: lnK_R1 = ln(K_R1) 35: K_R1 = ((y_H2^2*y_O2^1)/(y_H2O^2))*(P/P_0)^(2+1-2) 36: 37: "Reao 2: 2 H2O = 1 H2 + 2 OH" 38: DELTAG_R2 = DELTAH|0_R2-T*DELTAS|0_R2 39: DELTAH|0_R2=1*(h_H2)+2*(h_OH)-2*(h_H2O) 40: DELTAS|0_R2=1*(s_H2)+2*(s_OH)-2*(s_H2O) 41: 42: K_R2= exp(-DELTAG_R2 /(R#*T)) 43: lnK_R2 = ln(K_R2) 44: K_R2 = ((y_H2^1*y_OH^2)/(y_H2O^2))*(P/P_0)^(1+2-2) 45: 46: h_H2=ENTHALPY(H2;T=T) 47: s_H2=ENTROPY(H2;T=T;P=P) 48: g_H2=h_H2-T *s_H2 49: 50: h_O2=ENTHALPY(O2;T=T) 51: s_O2=ENTROPY(O2;T=T;P=P) 52: g_O2= h_O2-T *s_O2 53: 54: h_H2O=ENTHALPY(H2O;T=T) 55: s_H2O=ENTROPY(H2O;T=T;P=P) 56: g_H2O= h_H2O-T *s_H2O

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57: 58: h_OH=ENTHALPY(OH;T=T) 59: s_OH=ENTROPY(OH;T=T;P=P) 60: g_OH= h_OH-T *s_OH 61: 62: "Entalpia dos reagentes" 63: H_R = 2*Enthalpy(H2O;T=298,15) 64: "Entalpia dos produtos" 65: H_P = a*Enthalpy(H2O;T=T)+b*Enthalpy(H2;T=T)+c*Enthalpy(O2;T=T)+d*Enthalpy(OH;T=T) 66: "Primeira lei" 67: Q_VC = H_P-H_R 68: 69: "!Apresentao das equaes formatadas"

Exemplo 6 - Um kmol de vapor d gua aquecido, em regime permanente, at o estado em que a temperatura iguala 3000 K e a presso 0,1 MPa. Determine a composio de equilbrio nesse estado, supondo que a mistura compostapor H2O, H2, O2 e OH.

Volume de controle: Trocador de calor. Estado final: P e T conhecidas.Modelo: Mistura de gases ideais em equilbrio.

Anlise e soluo: Temos, neste exemplo, duas reaes independen-tes e que relacionam os quatro componentes da mistura no

estado final. Essas reaes podem ser escritas do seguinte modo: (1) 2 H2O = 2 H2 + O2 (2) 2 H2O = 1 H2 + 2 OHFaamos 2a representar o nmero de kmols de gua que se dissociam de acordo com a reao (1) e 2b o nmero

de kmols de gua que se dissociam de acordo com a reao (2). Note que a dissocia-o provocada pelo aquecimento da gua. Como a composio inicial de 1 kmol de gua,

as varia-es de acordo com as duas reaes so: (1) 2 H2O = 2 H2 + O2 Variao: -2a +2a +a (2) 2 H2O =1 H2 + 2 OH Variao: -2b + b + 2bPortanto, o nmero de kmols de cada componente no estado de equilbrio seu nmero inicial mais a variao.

T = 3000 [K]

P = 100

P0 = 100

Balano das espcies qumicas: 1 H2O = a H2O + b H2 + c O2 + d OH

1 2 = 2 a + 2 b + 0 c + 1 d H

1 1 = 1 a + 0 b + 2 c + 1 d O

n total = a + b + c + d

yH2O = a

n total

yH2 = b

n total

yO2 = c

n total

yOH = d

n total

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Reao de dissociao:

Reao 1: 2 H2O = 2 H2 + 1 O2

GR1 = H0R1 T S0R1

H0R1 = 2 hH2 + 1 hO2 2 hH2O

S0R1 = 2 sH2 + 1 sO2 2 sH2O

KR1 = exp GR1

8,314 [kJ/kmol-K] T

lnKR1 = ln KR1

KR1 = yH2 2 yO2 1

yH2O 2

PP0

2 + 1 2

Reao 2: 2 H2O = 1 H2 + 2 OH

GR2 = H0R2 T S0R2

H0R2 = 1 hH2 + 2 hOH 2 hH2O

S0R2 = 1 sH2 + 2 sOH 2 sH2O

KR2 = exp GR2

8,314 [kJ/kmol-K] T

lnKR2 = ln KR2

KR2 = yH2 1 yOH 2

yH2O 2

PP0

1 + 2 2

hH2 = h H2 ; T =T

sH2 = s H2 ; T =T ; P =P

gH2 = hH2 T sH2

hO2 = h O2 ; T =T

sO2 = s O2 ; T =T ; P =P

gO2 = hO2 T sO2

hH2O = h h2o ; T =T

sH2O = s h2o ; T =T ; P =P

gH2O = hH2O T sH2O

hOH = h OH ; T =T

sOH = s OH ; T =T ; P =P

gOH = hOH T sOH

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Entalpia dos reagentes

HR = 2 h h2o ; T =298,15

Entalpia dos produtos

HP = a h h2o ; T =T + b h H2 ; T =T + c h O2 ; T =T + d h OH ; T =T

Primeira lei

QVC = HP HR

Apresentao das equaes formatadas

SOLUTIONUnit Settings: SI K kPa kJ molar dega = 0,7793 [kmol] b = 0,1619 [kmol]c = 0,05155 d = 0,1176 [kmol]GR1 = 154954 [kJ]GR1 = 154954 [kJ] GR2 = 142349 [kJ]GR2 = 142349 [kJ]H0R1 = 503873 [kJ]H0R1 = 503873 [kJ] H0R2 = 571172 [kJ]H0R2 = 571172 [kJ]S0R1 = 116,3 [kJ/K]S0R1 = 116,3 [kJ/K] S0R2 = 142,9 [kJ/K]S0R2 = 142,9 [kJ/K]gH2 = -519849 [kJ] gH2O = -975063 [kJ]gO2 = -755474 [kJ] gOH = -643964 hH2 = 88715 hH2O = -114160 hO2 = 98124 [kJ/kmol] hOH = 127069 HP = -54590 [kJ] HR = -483622 [kJ]KR1 = 0,002005 KR1 = 0,002005 KR2 = 0,003323 KR2 = 0,003323 lnKR1 = -6,212 lnKR2 = -5,707 ntotal = 1,11 [kmol] P = 100 [kPa]P0 = 100 [kPa] QVC = 429032 [kJ/kmoldeH2O]QVC = 429032 [kJ/kmoldeH2O]sH2 = 202,9 sH2O = 287 sO2 = 284,5 [kJ/kmolK] sOH = 257 T = 3000 [K] yH2 = 0,1458 yH2O = 0,7018 yO2 = 0,0464 yOH = 0,1059

23 potential unit problems were detected.